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公開番号2024116449
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-28
出願番号2023022068
出願日2023-02-16
発明の名称熱交換装置
出願人愛三工業株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類H05B 3/00 20060101AFI20240821BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】流体との間で熱交換する熱交換手段を小型で安価に構成し、流体の温度を調整し易くすること。
【解決手段】熱交換装置は、通路11,21を流れる冷媒を加熱するヒータ22と、冷媒を圧送する圧縮機12と、ヒータを経由する冷媒の温度を検出する温度センサ52と、ヒータに投入する電流及び電圧を計測し、冷媒温度、電流及び電圧に基づきヒータ及び圧縮機を制御するコントローラ50とを備える。コントローラ50は、電流及び電圧からヒータ内部温度を算出し、ヒータ内部温度とヒータ投入電力からヒータ表面温度を算出し、ヒータ表面温度と冷媒目標温度との温度差を算出し、温度差と冷媒温度から目標ヒータ表面温度を算出し、ヒータ表面温度が目標ヒータ表面温度となるようにヒータ投入電力又は圧縮機12による冷媒流量を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
通路を流れる流体との間で熱交換するために電気的に作動する熱交換手段と、
前記通路に前記流体を圧送するために電気的に作動する流体圧送手段と、
前記熱交換手段を経由する前記流体の温度を検出するための流体温度検出手段と、
前記熱交換手段に投入する電流及び電圧を計測するための電流電圧計測手段と、
検出される前記温度、計測される前記電流及び電圧に基づき前記熱交換手段及び前記流体圧送手段を制御するための制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
（１）計測される前記電流及び前記電圧に基づき前記熱交換手段の内部温度を算出し、
（２）算出した前記内部温度と前記熱交換手段に投入される投入電力とから前記熱交換手段の表面温度を算出し、
（３）算出した前記表面温度と前記流体の目標温度との温度差を算出し、
（４）算出した前記温度差と検出した前記流体の前記温度から前記熱交換手段の目標表面温度を算出し、
（５）算出した前記表面温度が算出した前記目標表面温度となるように前記熱交換手段への前記投入電力又は前記流体圧送手段による前記流体の流量を制御する
ことを特徴とする熱交換装置。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
請求項１に記載の熱交換装置において、
前記制御手段は、計測される前記電流及び前記電圧に基づき前記熱交換手段の抵抗を算出し、算出した前記抵抗から前記内部温度を算出する
ことを特徴とする熱交換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱交換装置において、
前記流体の前記目標温度は、前記流体の沸騰温度である
ことを特徴とする熱交換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換装置において、
前記流体は冷媒であり、
前記制御手段は、前記熱交換手段の熱流束を算出し、算出した前記熱流束と算出した前記表面温度から前記冷媒の濃度と前記沸騰温度を推定し、推定した前記濃度と前記沸騰温度から前記冷媒の目標温度を補正する
ことを特徴とする熱交換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書に開示される技術は、通路を流れる流体と熱交換手段との間で熱交換を行う熱交換装置に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される技術が知られている。この技術は、媒体を加熱する車両ヒータに係り、熱を発する発熱導体層と、発熱導体層の面上に割り当てられて温度を検出するセンサ層とから構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６１７１２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の車両ヒータは、発熱導体層の面上にセンサ層が割り当てられ、センサ層が高価なセラミック材料で構成されるので、構造が複雑で高価なものになっていた。また、発熱導体層の面上が熱伝導の悪いセラミック材料で覆われているため、発熱導体層の温度が上がり易く、車両ヒータによる媒体の温度調整が難しかった。
【０００５】
この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、流体との間で熱交換するための熱交換手段を小型で安価に構成し、流体の温度を調整し易くすることを可能とした熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の技術は、通路を流れる流体との間で熱交換するために電気的に作動する熱交換手段と、通路に流体を圧送するために電気的に作動する流体圧送手段と、熱交換手段を経由する流体の温度を検出するための流体温度検出手段と、熱交換手段に投入する電流及び電圧を計測するための電流電圧計測手段と、検出される温度、計測される電流及び電圧に基づき熱交換手段及び流体圧送手段を制御するための制御手段とを備え、制御手段は、（１）計測される電流及び電圧に基づき熱交換手段の内部温度を算出し、（２）算出した内部温度と熱交換手段に投入される投入電力とから熱交換手段の表面温度を算出し、（３）算出した表面温度と流体の目標温度との温度差を算出し、（４）算出した温度差と検出した流体の温度から熱交換手段の目標表面温度を算出し、（５）算出した表面温度が算出した目標表面温度となるように熱交換手段への投入電力又は流体圧送手段による流体の流量を制御することを趣旨とする。
【０００７】
上記技術の構成によれば、制御手段は、熱交換手段につき、算出した表面温度が算出した目標表面温度となるように熱交換手段への投入電力又は流体圧送手段による流体の流量を制御する、すなわち、熱流束（単位面積当たりの伝熱量）を制御するので、熱交換手段の面積を拡大することなく、同じ伝熱量を得ることが可能となる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、制御手段は、計測される電流及び電圧に基づき熱交換手段の抵抗を算出し、算出した抵抗から内部温度を算出することを趣旨とする。
【０００９】
上記技術の構成によれば、請求項１に記載の技術の作用に加え、熱交換手段の内部温度を、温度センサを使わずに計測することが可能となる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の技術は、請求項１又は２に記載の技術において、流体の目標温度は、流体の沸騰温度であることを趣旨とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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